Este libro ha sido escrito con el objeto de proporcionar al lector una base conceptual sobre los sistemas de sonido que resulte aprovechable tanto para el lector no especializado como para el que se dedique profesionalmente al manejo y aplicación de los mismos.

Dado que el hombre es un "animal de costumbre", y como tal tiene la capacidad de habituarse a determinados estímulos exteriores a él, le resulta fácil adaptar su propia percepción de los fenómenos a diversos paradigmas. Así, la "alta fidelidad" fue virando desde la antigua grabación magnética sobre un hilo de acero hasta la actual tecnología digital, pasando por la fonografía en disco de pasta y en disco de vinilo, por la monofonía y la estereofonía, por la cinta abierta y el cassette, por los reductores de ruido complementarios y no complementarios. En cada una de esas etapas, la "calidad" del sonido seguramente conformó y hasta sorprendió a muchos, hasta que esa calidad era superada por la de una nueva tecnología. Todo esto muestra el grado de subjetividad del hombre a la hora de juzgar un fenómeno perceptivo como la calidad del sonido, y, por consiguiente, la necesidad de contar con criterios imparciales, que sólo se logran mediante un adecuado andamiaje conceptual. El enfoque general del texto es, por lo tanto, conceptual, poniendo el acento más sobre los aspectos perdurables que sobre la abundancia de detalles relativos a marcas, modelos, o inclusive tecnologías o técnicas específicas rápidamente obsolescentes.

Al seleccionar los temas a cubrir se puso especial énfasis en aquellos conceptos cuya comprensión resultaría beneficiosa para la actividad profesional del operador de sonido. Así, en los primeros capítulos se introduce la naturaleza ondulatoria del sonido y sus principales parámetros, como la frecuencia, la longitud de onda, la velocidad de propagación y la intensidad; la constitución espectral del sonido como superposición de tonos puros y sus consecuencias; los mecanismos perceptivos básicos, como la percepción de la altura, la intensidad y el timbre, el enmascaramiento y la espacialidad; los rudimentos de la acústica musical; y el comportamiento del sonido en los recintos, en cuanto a ambiencia, reverberación, absorción y aislación, incluyendo pautas para el tratamiento acústico de ambientes.

Luego se abordan los efectos del nivel sonoro excesivo sobre el oído humano, por ser éste un peligro considerable tanto para el operador de sonido como para el público que presencia un espectáculo o que participa de una fiesta o encuentro, o, peor aún, que concurre asiduamente a locales bailables con elevados niveles sonoros. Se aboga aquí por un uso responsable de la tecnología de audio.

Posteriormente se realiza un estudio de los sistemas de sonido, partiendo de las generalidades y luego centrándose en cada uno de los tipos de bloques principales que suelen aparecer en los modernos sistemas de sonido, ya sea para refuerzo sonoro como para la grabación y edición de la música o la voz. Así, se estudian primero los conceptos elementales de electricidad (tensión, corriente, potencia), imprescindibles para comprender las especificaciones y el conexionado de los equipos, y los conceptos de señal, ruido, distorsión y respuesta en frecuencia, para luego enfocar detalladamente los diversos dispositivos y los procesos que éstos involucran: micrófonos, amplificadores, altavoces (parlantes), compresores y expansores, filtros y ecualizadores, procesadores de efectos (retardos, ecos, vibrato, trémolo, reverberación, coro, flanger, phaser, distorsionadores, resaltadores, excitadores, transpositores de altura).

También se introducen los conceptos básicos del audio digital, como el muestreo, la digitalización, la frecuencia de muestreo, la resolución, los filtros antialias y de suavizado, el sobremuestreo. Luego se enfocan los procesos de registro analógico y digital del sonido. Por último, se estudia la consola de mezcla, como elemento integrador de todos los dispositivos anteriores.

En el tratamiento de los temas se ha procurado no abusar de desarrollos matemáticos y detalles técnicos, manteniéndose dentro de los límites de lo estrictamente necesario. De hecho, el nivel matemático requerido no va más allá del álgebra elemental que toda persona aprende en su instrucción secundaria. Se han apoyado las explicaciones con abundantes figuras, y se han intercalado ejemplos de aplicación en muchos temas para facilitar su comprensión. Se ha dado especial importancia a una discusión de las especificaciones de los diversos equipos, proporcionando en muchos casos criterios de selección en función de las posibles aplicaciones.

El texto puede ser utilizado por cualquier persona interesada en adquirir una visión conceptual sobre la acústica, el audio y los sistemas de sonido, pero será especialmente provechoso para aquellos que desarrollen su actividad profesional o laboral en este rubro, ya que con demasiada frecuencia nos encontramos con sonidistas, técnicos u operadores que desconocen casi por completo el material sobre el que trabajan, es decir el sonido, así como las herramientas de que disponen para captarlo, modificarlo, elaborarlo y darle una forma y presentación acordes a las diversas circunstancias.

Indudablemente podrá obtenerse mayor beneficio de este libro si se tiene la posibilidad de experimentar con los diversos dispositivos discutidos en él. Una buena idea para interiorizarse y conocer más a fondo los equipos es acudir a los comercios especializados y solicitar demostraciones de la operación, así como revisar las especificaciones y relacionarlas con lo que se escucha.

Quisiera concluir agradeciendo a todos aquellos que hicieron posible esta obra. En primer lugar a Mario Oyarbide y Juan Carlos Benvenuti, quienes desde el Centro de Estudio de Tecnologías Artísticas (CETeAr) me impulsaron a transformar mis apuntes en un libro de texto. En segundo lugar a mis alumnos, quienes con sus preguntas y su participación me fueron dando ideas sobre cómo explicar mejor las cosas. En tercer lugar a todos mis maestros (cuya lista es interminable), muchos de los cuales sólo conozco por el hecho de ser autores de los innumerables libros de los que me he ido nutriendo a lo largo de mi vida. En cuarto lugar, a mis padres, Julia Verdeja y José Miyara, que supieron educarme en la importancia del conocimiento. Por último, y muy especialmente, a mi esposa, María Victoria Gómez, y mis hijos, Francisco y Andrés, quienes soportaron estoicamente y sin protestar la virtual ausencia que implica el redactar y dar forma final a un libro.

Federico Miyara

Rosario, julio de 1999

CAPÍTULO 1. Acústica Física, 1

Introducción. El sonido: un fenómeno ondulatorio. Velocidad del sonido. Sonidos periódicos. Longitud de onda. Periodo. Frecuencia. Presión sonora. Representación gráfica del sonido. Amplitud. Envolvente. Nivel de presión sonora. Algunas formas de onda. Onda senoidal. Espectro del sonido. Espectros inarmónicos. Espectros continuos.

CAPÍTULO 2. Psicoacústica, 18

Introducción. Sensaciones psicoacústicas. Altura. Sonoridad. Timbre. Formantes. Direccionalidad del sonido. Efecto Haas. Espacialidad. Enmascaramiento

CAPÍTULO 3. Acústica Musical, 31

Introducción. Consonancia y disonancia Escalas musicales. Instrumentos musicales acústicos. Instrumentos musicales electrónicos.

CAPÍTULO 4. Acústica Arquitectónica, 44

Introducción. Ecos. Reflexiones tempranas. Ambiencia. Absorción sonora. Tiempo de reverberación. Tiempo de reverberación óptimo. Campo directo y campo reverberante. Resonancias. Materiales absorbentes acústicos. Aislación acústica.

CAPÍTULO 5. Efectos del ruido en el hombre, 58

Introducción. Efectos no clínicos. Efectos clínicos no auditivos. Efectos auditivos. Evolución de la sordera profesional.

CAPÍTULO 6. Señales y sistemas, 62

Introducción. Señales. Sistemas. Diagramas de bloques. Ruido. Rango dinámico. Distorsión. Respuesta en frecuencia. Procesamiento de Señal.

CAPÍTULO 7. Electricidad, 71

Circuitos eléctricos. Corriente eléctrica. Tensión. Fuente ideal de tensión. Resistencia. Potencia eléctrica. Divisor de tensión. Fuente real de tensión. Adaptación de carga. Resistencias en serie y en paralelo. Impedancia. Defasaje. Valor eficaz.

CAPÍTULO 8. Micrófonos, 82

Introducción. Sensibilidad. Respuesta en frecuencia. Direccionalidad. Micrófonos omnidireccionales, cardioides, figura de ocho. Micrófonos dinámicos. Micrófonos capacitivos. Polarización. Impedancia. Ruido. Distorsión. Otras especificaciones. Conexión balanceada. Fuente fantasma.

CAPÍTULO 9. Amplificadores, 100

Introducción. Ganancia. Niveles de señal. Decibeles referenciados: dBm, dBu, dBV. Señales de bajo nivel, nivel de línea, nivel de potencia. Clasificación de los amplificadores: preamplificadores, amplificadores de potencia. Potencia máxima de salida. Sensibilidad. Relación señal/ruido. Respuesta en frecuencia. Slew rate (velocidad de subida). Distorsión armónica y por intermodulación. Impedancia de entrada. Factor de amortiguación. Separación de canales. Conexionado.

CAPÍTULO 10. Altavoces y cajas acústicas, 114

Introducción. Clasificación de los altavoces por su rango de frecuencia. Altavoces de bobina móvil. Excitadores de compresión. Acoplamiento a bocina. Cajas acústicas. Baffles. Baffle infinito. Baffle cerrado. Baffle ventilado. Reflector de bajos. Especificaciones de potencia: potencia media máxima, potencia de programa máxima, potencia de pico máxima, potencia máxima EIA. Impedancia nominal. Sensibilidad. Nivel de presión sonora a una distancia y potencia dadas. Respuesta en frecuencia. Direccionalidad.

CAPÍTULO 11. Filtros y ecualizadores, 129

Introducción. Filtros pasabajos y pasaaltos. Redes divisoras de frecuencia. Redes pasivas y activas. Multiamplificación. Ecualizadores. Controles de tono. Ecualizadores gráficos. Ecualización de un sistema electroacústico. Analizador de espectro. Ruido rosa. Ecualizadores paramétricos. Factor de mérito Q. Filtros notch.

CAPÍTULO 12. Acoples, 143

Introducción. Realimentación electroacústica. Ganancia de lazo. Técnicas para eliminar los acoples.

CAPÍTULO 13. Compresores y limitadores, 146

Introducción. Rango dinámico y relación señal/ruido. Compresores de audio. Amplificador controlado. Umbral. Relación de compresión. Efectos de la compresión. Ataque. Relevo. Hold. Nivel RMS y nivel de pico. Cadena lateral. De-esser y antipop. Limitadores. Compresor-limitador. Distorsión.

CAPÍTULO 14. Compuertas y expansores, 158

Introducción. Compuertas. Umbral. Histéresis. Envolvente. Tiempo de ataque. Tiempo de relevo. Expansor. Umbral. Relación de expansión. Cadena lateral.

CAPÍTULO 15. Audio digital, 163

Introducción. Numeración binaria. Muestreo. Frecuencia y periodo de muestreo. Teorema del muestreo. Frecuencia de Nyquist. Filtros antialias. Digitalización. Resolución en bits. Conversor analógico-digital. Ruido de digitalización. Relación señal/ruido máxima. Reconstrucción de la señal. Conversor digital/analógico. Retención simple. Filtro de suavizado. Sobremuestreo. Memorias digitales. Memoria RAM y ROM. Direccionamiento. Dither.

CAPÍTULO 16. Efectos I: concepto y estructuras, 174

Introducción. Efectos en serie y en paralelo. Conexiones de inserción. Envíos y retornos. Conexión auxiliar. Realimentación de efectos.

CAPÍTULO 17. Efectos II: retardos, ecos, reverberación, 177

Introducción. Retardos analógicos. Retardos digitales. Reflexiones y ecos. Eco simple. Eco múltiple. Inserción de ecualizadores. Reverberación. Prerretardo y Reflexiones tempranas. Ambiencia. Aplicaciones. Efecto peine y su corrección. Otras aplicaciones de los retardos.

CAPÍTULO 18. Efectos III: Modulación, Trémolo, Vibrato, 186

Introducción. Modulación. Osciladores de baja frecuencia. Trémolo. Modulación de amplitud. Velocidad. Profundidad. Vibrato. Modulación de frecuencia. Modulación de un retardo. Retardo de referencia.

CAPÍTULO 19. Efectos IV: Coro (chorus), Flanger, 191

Introducción. Pulsaciones. Coro. Flanger. Antecedentes. Implementación digital. Cancelaciones por oposición de fase. Efecto peine. Resultados.

CAPÍTULO 20. Efectos V: Wah-wah, Phaser, 196

Introducción. Modulación de un filtro. Wah-wah. Controles de frecuencia, profundidad, velocidad. Forma de la onda modulante. Phaser. Cancelaciones.

CAPÍTULO 21. Efectos VI: Distorsionador, resaltadores, 199

Introducción. Alinealidades. Distorsionador. Diferencia entre la distorsión armónica y por intermodulación. Inserción de ecualizadores. Aplicación a líneas monódicas. Realzadores. Efecto psicoacústico. Aplicaciones.

CAPÍTULO 22. Efectos VII: Transpositores de altura, 202

Introducción. Transposición de altura. Principio de operación de los transpositores digitales. Aplicaciones. Ajuste de afinación. Corrección de afinación. Armonización y polifonía.

CAPÍTULO 23. Registro magnético, 206

Introducción. Tipos de registro. Cintas, discos flexibles, discos rígidos. Cinta abierta, cassette, DAT. Magnetismo y electromagnetismo. Teoría elemental del magnetismo. Interdependencia entre los fenómenos eléctricos y magnéticos. Ferromagnetismo. Dominios magnéticos. Magnetización. Histéresis. Principios de la grabación magnética. Principios de la reproducción magnética. Estructura de un cabezal de grabación/reproducción. Polarización con corriente continua y alterna. Borrado. Respuesta en frecuencia. La cinta magnética. Nivel de grabación. Especificaciones de los grabadores de cinta. Reductores de ruido. Reductores complementarios y no complementarios.

CAPÍTULO 24. Registro digital, 233

Introducción. Clasificación de los sistemas de grabación digital. Principios de la grabación digital: sincronismo, detección y corrección de errores, ancho de banda. El disco compacto (CD): código de Reed-Solomon, subcódigo, modulación 8 a 14, sincronización. Especificaciones de los reproductores de discos compactos. Cinta de audio digital (DAT). Cassette Digital Compacto (DCC). Compresión de datos PASC. Corrección de errores, datos auxiliares y modulación. Especificaciones de los grabadores DCC. Aplicaciones de los sistemas DCC. Minidisc.

CAPÍTULO 25. Consolas de mezcla, 252

Introducción. Funciones específicas de una consola. Estructura de una consola de mezcla. Canales de entrada. Entradas de línea y de micrófono. Fuente fantasma. Entradas balanceadas y no balanceadas. Ajuste de nivel de entrada. Filtros de corte de baja frecuencia. Canales Mono y Estereofónicos. Conexión de inserción (insert). Ecualizador. Faders de canal. Paneo. Solo y Sordina. Conexión auxiliar (envío y retorno). Grupos o submasters. Amplificador de mezcla. Fader principal. Vúmetro. Sección de salida. Conexiones para grabador de cinta. Estructura de ganancia. Margen de sobrecarga (headroom). Especificaciones de las consolas. Conexionado. Puesta a tierra. Conclusión.

GLOSARIO, 281

TERMINOLOGÍA EN INGLÉS, 304

BIBLIOGRAFÍA, 309

ÍNDICE ALFABÉTICO, 311

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